高效磷光OLED材料的設(shè)計(jì)、合成與性能

王海燕，王 宇，李向陽，宋 賀

（煙臺九目化學(xué)制品有限公司，山東煙臺 264006）

相較于無機(jī)材料而言，有機(jī)材料本身有著不可替代的優(yōu)越性能，這是因?yàn)槭艿讲牧舷拗疲瑹o機(jī)材料無法制造出具有高分辨率的輕薄顯示器。而針對有機(jī)材料來說，有機(jī)材料本身具有良好的加工性能，可以在任何基板上成膜，最終制造成超薄平板顯示器件。并且有機(jī)材料的化學(xué)性能、物理性能等都可改變，因此材料的改善空間更為廣闊。高效磷光OLED材料作為有機(jī)材料中的一種，無論是發(fā)光效率還是發(fā)光亮度均較無機(jī)材料高。

1 有機(jī)材料的相關(guān)概述

1.1 有機(jī)電致發(fā)光的優(yōu)勢

相較于無機(jī)材料而言，有機(jī)材料本身具有諸多不可替代的優(yōu)越性能，主要表現(xiàn)在以下幾個(gè)方面。首先，對于無機(jī)材料而言，無機(jī)發(fā)光二極管本身的發(fā)光層材料配合不同，因此不能制造出與有機(jī)材料一樣高分辨率的輕薄顯示器。其次，有機(jī)材料相較于無機(jī)材料而言，本身具有可塑性與多樣性的特點(diǎn)，因此可以通過分子設(shè)計(jì)工作，使得材料本身的性能發(fā)生改變，進(jìn)而使得材料的選擇范圍更寬。但是無機(jī)材料本身的分子性能不能被改變，因此改善空間較小。結(jié)合當(dāng)前我國有機(jī)材料應(yīng)用情況來看，該材料本身具有良好的發(fā)光性能，可以通過結(jié)構(gòu)修飾的方式使得材料實(shí)現(xiàn)全色發(fā)光，有效解決無機(jī)材料難以實(shí)現(xiàn)藍(lán)光領(lǐng)域的這一現(xiàn)問題。根據(jù)相關(guān)調(diào)查顯示，不少有機(jī)化合物的熒光量子效率無限接近于100%[1]。

1.2 有機(jī)電致發(fā)光的應(yīng)用

相較于無機(jī)電致發(fā)光而言，在信息顯示方面，應(yīng)用有機(jī)發(fā)光二極管能夠使得液晶顯示屏厚度減少。根據(jù)相關(guān)調(diào)查顯示，液晶屏的厚度僅為LCD屏幕的1/3，并且此類型屏幕質(zhì)量較輕。此外，應(yīng)用無機(jī)材料可以解決可視角度的問題，觀眾即使在不同的視角下觀看屏幕，也不會出現(xiàn)失真現(xiàn)象。有機(jī)材料身為一種沒有液體物質(zhì)的固態(tài)結(jié)構(gòu)，本身的抗震性能更佳。此外，有機(jī)材料還具有制造工藝簡單、響應(yīng)時(shí)間短、低溫特性好等特點(diǎn)，使得屏幕甚至在-40℃也可以正常顯示，并且運(yùn)動畫面不會出現(xiàn)拖影現(xiàn)象。

2 高效磷光OLED材料的設(shè)計(jì)、合成與性能

要以二苯基氧化膦取代三苯胺螺芴主體材料為例，探究了高效磷光OLED材料的設(shè)計(jì)、合成與性能。

根據(jù)相關(guān)研究顯示，以三苯基硅土取代的三苯胺螺芴無論是在白光中還是藍(lán)光的磷光器件中，都表現(xiàn)除了良好的性能。在有機(jī)材料中，芳基硅這一材料本身具有較高的三線態(tài)能級以及較寬能隙，但是要注意的是，硅并不是缺電子的基團(tuán)。電子親和能力卻不高，因此該物質(zhì)的屬性較為中性、在加工三苯胺基團(tuán)引進(jìn)電子后，整個(gè)分子便會表現(xiàn)出較強(qiáng)的空穴傳輸能力。針對高效磷光OLED材料而言，作為主體材料，只有提高材料中的載流子傳輸能力，才能夠使得主體材料本身擁有良好的電子傳輸能力。目前有關(guān)主體材料具有平衡載流子傳輸能力的手段有兩種。第一種是通過混合主體體系，使用兩種或者兩種以上的具有電子傳輸能力或者空穴傳輸能力的材料作為整個(gè)主體材料。這種方法的應(yīng)用優(yōu)點(diǎn)在于可以改變材料中不同組分的比例，進(jìn)而使得材料中發(fā)光層的載流子傳輸能力被有效調(diào)節(jié)，最終使得材料達(dá)到平衡載流子 傳輸。

但是該方式的缺點(diǎn)也很明顯，如果出現(xiàn)多個(gè)主體器件結(jié)構(gòu)，那么會使得整個(gè)器件的制備工作更加困難，并且難以控制不同主體之間的比例。另一種方法是通過雙載流子傳輸能力，使得電子傳輸材料與空穴傳輸材料整合到一個(gè)分子當(dāng)中，最終得到雙極主體材料。

2.1 實(shí)驗(yàn)部分

2.1.1 試劑的處理與產(chǎn)物的結(jié)構(gòu)表征

應(yīng)用溶劑處理裝置對甲苯、二氯甲烷等物進(jìn)行處理，通過分子篩開展無氧無水處理。在實(shí)驗(yàn)中所有應(yīng)用到的試劑以及藥品，在沒有相關(guān)特殊說明的情況下，都是通過市場購買的化學(xué)純或者分析純，沒有對這些物質(zhì)再次進(jìn)行純化護(hù)理。

實(shí)驗(yàn)中涉及的核磁共振分析采用Bruker-400型核磁共振儀進(jìn)行測定，涉及的元素分析工作需要采用元素分析儀進(jìn)行測定。此外，還涉及玻璃轉(zhuǎn)化溫度、熱重分析、紫外可見光譜以及紫外光電子能譜等。

2.1.2 有機(jī)電致磷光器件的制備與表征

采用0.7mm厚的ITO玻璃基片制備OLED器件。在該設(shè)備當(dāng)中，ITO的導(dǎo)電薄膜厚度通常為100nm，器件中的方塊電阻通常為30Ω。在開展制備工作前，需要將ITO進(jìn)行清洗，并且還需要進(jìn)行臭氧、干燥處理。將所有已經(jīng)處理過的器件放置在真空鍍膜機(jī)當(dāng)中，采用熱蒸發(fā)的方法進(jìn)行制備。這樣一來各層中的無機(jī)、有機(jī)薄膜以及金屬電極等都會逐漸沉積在ITO基片當(dāng)中。不同的基片厚度都需要進(jìn)行校正[2]。

2.1.3 化合物合成

圖1為二本磷氧基-10-苯基-10H-螺合成圖。

將 2-溴-10-苯基-10H-螺投入到反應(yīng)瓶中，還需要加入80mL的四氫呋喃，將這兩種物質(zhì)溶解之后進(jìn)行冷卻。隨后要在-78℃的條件下滴加正丁基鋰，在完成滴加工作后，要將反應(yīng)瓶中的物質(zhì)攪拌均勻，攪拌時(shí)間為1h，使其得以充分反應(yīng)。完成攪拌工作之后要等待其自動升溫，反應(yīng)過夜。隨后再加入5mL的水，對其開展猝滅反應(yīng)。完成上述工作之后，將反應(yīng)瓶中的物料全部轉(zhuǎn)移到單口瓶中，將所有物料進(jìn)行減壓，蒸出溶劑之后在瓶中加入水以及二氯甲烷各80mL，經(jīng)過溶解、水洗、分層之后，將其中的有機(jī)相進(jìn)行合并，隨后還需要再次應(yīng)用80mL的水進(jìn)行水洗，直到溶液最終可以恢復(fù)中性。將溶液中的水分蒸發(fā)之后會得到白色結(jié)晶粉末，將這些結(jié)晶粉末溶解到二氯甲烷當(dāng)中，隨后還需要再次滴加過氧化氫，在常溫的情況下攪拌30min，最終蒸發(fā)出多余的水分，得到白色結(jié)晶粉末。將最終得到的物質(zhì)作為藍(lán)光主體材料的組成部分。在本實(shí)驗(yàn)中采取了三氧化鋁作為注入層材料。根據(jù)實(shí)驗(yàn)結(jié)果來看，最終得出的POSTF具有較高的穩(wěn)定性，膦氧的引入使得材料的電子遷移率以及電子親和力提高，使得材料本身具有更平衡的空穴電子傳輸。

3 結(jié)束語

綜上所述，結(jié)合當(dāng)前我國高效磷光OLED材料的設(shè)計(jì)、合成、應(yīng)用情況來看，該材料相較于無機(jī)材料而言，本身具有良好的穩(wěn)定性，并且還可以通過分子設(shè)計(jì)改變材料性能，使得有機(jī)材料廣泛應(yīng)用于各行各業(yè)中，推動了我國有機(jī)材料行業(yè)不斷向前發(fā)展。